耐温抗盐聚合物-2014-4.3

1、大庆高新区华龙祥化工有限公司大庆高新区华龙祥化工有限公司20142014年年4 4月月GTGT耐温抗盐聚丙烯酰胺耐温抗盐聚丙烯酰胺汇汇 报报 提提 纲纲u 三次采油技术简述三次采油技术简述u GTGT驱油机理驱油机理u 主要研究进展主要研究进展u 总结总结 三次采油是利用物理化学能采油三次采油是利用物理化学能采油, ,即通过改变地层、流体性质即通过改变地层、流体性质, ,特别是特别是改变注入水的性质改变注入水的性质( (增加注入水的粘度增加注入水的粘度) )和油水界面性质进行的采油方和油水界面性质进行的采油方法法, ,称为三次采油法或三次采油技术。主要三次采油的方法有化学驱称为三次采油法或三次

2、采油技术。主要三次采油的方法有化学驱 ( (聚合物驱、碱水驱、碱聚合物二元复合驱、三元复合驱、泡沫复合聚合物驱、碱水驱、碱聚合物二元复合驱、三元复合驱、泡沫复合驱等驱等) )、混相驱、非混相驱、热采等。、混相驱、非混相驱、热采等。 尽管多数三次采油方法成本较高尽管多数三次采油方法成本较高,从而限制了其大范围的推广和应用从而限制了其大范围的推广和应用, 但三次采油在水驱采出程度但三次采油在水驱采出程度3040%的基础上的基础上,可进一步将原油采收率可进一步将原油采收率提高提高10%20%以上，仍具有广泛的使用价值和推广价值。以上，仍具有广泛的使用价值和推广价值。三次采油技术简述三次采油技术简述

3、GT的驱油机理与部分水解聚丙烯酰胺的驱油机理一致，可以通过提高宏观波的驱油机理与部分水解聚丙烯酰胺的驱油机理一致，可以通过提高宏观波及效率来提高驱油率。但在复杂的孔喉中流动时，通过提高微观波及效率来及效率来提高驱油率。但在复杂的孔喉中流动时，通过提高微观波及效率来提高驱油率却优于部分水解聚丙烯酰胺提高驱油率却优于部分水解聚丙烯酰胺。GT驱油机理驱油机理部分水解聚丙烯酰胺驱油部分水解聚丙烯酰胺驱油过程过程 GT驱油过程驱油过程功能单体的设计功能单体的设计功能单体结构式功能单体结构式H2CCHCH2OCH2COONa9H2CCCCH2OOH2CCH2OHOOH2COHH2CCHH2CNCH2C16

4、H33CH3ClONHOONaCH2CH3聚合物的结构及合成方法聚合物的结构及合成方法合成方法：胶束共聚法合成方法：胶束共聚法 根据聚合物的物理性能，系统的优化了分子构成、反应方法、反应条件。根据聚合物的物理性能，系统的优化了分子构成、反应方法、反应条件。GT的结构示意图的结构示意图影响因素：复合引发体系、影响因素：复合引发体系、pH、单体浓度、引发温度、其他助剂、单体浓度、引发温度、其他助剂聚合物名称聚合物名称固含量，固含量，水解度，水解度，分子量分子量10106 6水不溶物水不溶物GTGT89.9889.9824.324.319.619.60.0870.0871#1#909024.624.

5、620.620.60.0150.015表表1 样品基本参数样品基本参数CH2-CHCNH2OCH2-CHCOONa+CH2-CHRxyz热重热重(TGA)(TGA)分析分析第一阶段：第一阶段：100100左右，聚合物吸水失重。第二阶段：左右，聚合物吸水失重。第二阶段：300300左右，酰胺键降解。左右，酰胺键降解。第三阶段：第三阶段：370370左右，功能单体的失重分解。第四阶段：左右，功能单体的失重分解。第四阶段：400400左右，聚合物主左右，聚合物主链及功能单体侧链发生热降解。由图可以说明链及功能单体侧链发生热降解。由图可以说明,GT,GT耐温抗盐聚丙烯酰胺具有很好耐温抗盐聚丙烯酰胺具有

6、很好的抗热降解、耐温性能。的抗热降解、耐温性能。GT的的TGA分析图分析图XRDXRD分析分析从图中可以看出从图中可以看出, ,在在20附近衍射峰为宽峰，且峰线不光滑附近衍射峰为宽峰，且峰线不光滑, , 这是由聚合物的非晶这是由聚合物的非晶相造成的。相造成的。宽峰上出现明显的尖峰宽峰上出现明显的尖峰, ,说明说明GT里面有晶相存在，里面有晶相存在，GT结构中有一定的晶体构型，结构中有一定的晶体构型，对聚合物的无定形起着补强作用，说明对聚合物的无定形起着补强作用，说明GT的结构具有很好的稳固性，稳定性能的结构具有很好的稳固性，稳定性能良好。良好。GT的的XRD谱图谱图FTIRFTIR分析分析16

7、68cm-1处为酰胺的处为酰胺的C=O伸缩振动峰，伸缩振动峰，3426cm-1处为酰胺的处为酰胺的N-H伸缩振动伸缩振动峰，峰，1454cm-1处为酰胺的处为酰胺的C-N和和N-H的混合面内弯曲振动峰的混合面内弯曲振动峰, 2776cm-1处为处为-CH2-伸缩振动峰，伸缩振动峰，2937cm-1处为处为-CH3不对称伸缩振动峰，不对称伸缩振动峰，1385cm处为处为-COO-振动吸收峰振动吸收峰，1122、1045cm-1处处为功能单体官能团为功能单体官能团的振动吸收峰的振动吸收峰。GT的的FTIR谱图谱图基本性能基本性能序号 参数性能1固含量（%）882水解度（mol%）23273溶解性（

8、min）120min 4粘均分子量(106)19225粘度(mPas)45GT的物性参数的物性参数溶解性溶解性矿化度矿化度80010001800220032004500溶解时间溶解时间0.50.81h1h20min1h40min2h表表2 GT在不同矿化度盐水中的溶解时间在不同矿化度盐水中的溶解时间实验条件和方法：恒温实验条件和方法：恒温45下，恒速搅拌溶解不同矿化度下下，恒速搅拌溶解不同矿化度下5000mg/L的母液。的母液。由表可知，随着矿化度的增加，溶解时间逐渐加长。由表可知，随着矿化度的增加，溶解时间逐渐加长。增粘性增粘性与与1#相比，相比，GT在高盐度模拟盐水中具有很好的増粘能力，特

9、别是高硬度水在高盐度模拟盐水中具有很好的増粘能力，特别是高硬度水中更为明显。中更为明显。离子组成离子组成K+ Na+Mg2+Ca2+C+SO42-HCO3-CO32-总矿化度总矿化度1#模拟盐水模拟盐水9103241110102150042342#模拟盐水模拟盐水230023050025003718005747表表3 3 污水水质参数表污水水质参数表1#模拟盐水（模拟盐水（45 ）中聚合物粘度）中聚合物粘度/浓度关系浓度关系2#模拟盐水（模拟盐水（45 ）中聚合物粘度）中聚合物粘度/浓度关系浓度关系耐温性耐温性GT溶液粘度与温度的关系溶液粘度与温度的关系 （试验现场污水）（试验现场污水）由图可

10、知，由图可知，GT在现场污水中，随着温度的变化，表现出很好的增粘能力。在现场污水中，随着温度的变化，表现出很好的增粘能力。原因是在污水中存在的各价离子与原因是在污水中存在的各价离子与GT之间发生了某种特殊的相互作用，温之间发生了某种特殊的相互作用，温度升高有助于加强这种作用，导致溶液粘度显著增加。度升高有助于加强这种作用，导致溶液粘度显著增加。抗盐性抗盐性GT和和1#溶液粘度与溶液粘度与NaCl浓度的关系浓度的关系由图可知，与分子量相同的普通聚丙烯酰胺由图可知，与分子量相同的普通聚丙烯酰胺(自制自制)相比，相比， GT在盐水中，随着在盐水中，随着盐浓度的持续增加，表现出很好的盐浓度的持续增加，

11、表现出很好的“盐增稠盐增稠”效应，有利于在矿化度很高的效应，有利于在矿化度很高的油层条件下进行有效驱油。油层条件下进行有效驱油。图图(a) GT溶液的扫描电镜图溶液的扫描电镜图图图(a) GT溶液不含溶液不含NaCl 时，在水中形成了空间网状结构，每个网孔均是链束通过功能单体基团的时，在水中形成了空间网状结构，每个网孔均是链束通过功能单体基团的相互作用形成的。说明相互作用形成的。说明GT不同链上的功能基团能够互相聚集，产生了分子间的物理交联，形成了不同链上的功能基团能够互相聚集，产生了分子间的物理交联，形成了空间网状结构。空间网状结构。图图(b) GT溶液含有溶液含有NaCl时，在水中形成了更

12、加致密的结构，与时，在水中形成了更加致密的结构，与(a)相比，后者结构有些杂乱，原因相比，后者结构有些杂乱，原因是溶液中含有是溶液中含有 NaCl，使溶剂的极性增强，交联程度加剧。，使溶剂的极性增强，交联程度加剧。GT浓度为浓度为2000mg/LGT浓度为浓度为2000mg/L，NaCl浓度为浓度为5000mg/L图图(b) GT溶液的扫描电镜图溶液的扫描电镜图 GT在在NaCl溶液中的溶液中的AFM(原子力原子力显显微微镜镜)照片照片 GT浓度浓度2000mg/L,NaCl浓度浓度 5000mg/L. （a）为二维图像）为二维图像 （b）为（）为（a）图的局部放大后的图像）图的局部放大后的图

13、像 图中图中GT在在NaCl溶液中形成了较好的交联结构溶液中形成了较好的交联结构，高浓度的高浓度的NaCl对分子链产生了静电屏蔽对分子链产生了静电屏蔽作用，加强了交联作用的相平衡，从而使聚合物在作用，加强了交联作用的相平衡，从而使聚合物在NaCl溶液中的粘度下降很少。溶液中的粘度下降很少。粘度保留率粘度保留率GT溶液粘度随时间的变化曲线溶液粘度随时间的变化曲线GT粘度保留率：粘度保留率：78.67%；普通聚丙烯酰胺：；普通聚丙烯酰胺：31.67%，GT的粘度依时性明显的粘度依时性明显优于普通聚丙烯酰胺，稳定性能优良。优于普通聚丙烯酰胺，稳定性能优良。 实验条件和方法：取适量去离子水，将实验条件

14、和方法：取适量去离子水，将GT与分子量相同的普通聚丙烯酰胺与分子量相同的普通聚丙烯酰胺(自制自制)配制配制成成2000mg/L的聚合物溶液，的聚合物溶液， 将其置于将其置于45恒温恒温箱中，定时取样，测定溶液粘度。箱中，定时取样，测定溶液粘度。老化稳定性老化稳定性GT溶液粘度与老化时间的关系溶液粘度与老化时间的关系(45) 聚合物浓度聚合物浓度2000mg/L,NaCl浓度浓度 15000mg/LGT溶液粘度与老化时间的关系溶液粘度与老化时间的关系(45 ) 聚合物浓度聚合物浓度2000mg/L,CaCl2浓度浓度 1500mg/L由图可知，随着老化时间的延长，由图可知，随着老化时间的延长，G

15、T溶液粘度先有增加，后有小幅度下溶液粘度先有增加，后有小幅度下降，说明在此温度（降，说明在此温度（45）下，）下，GT具有良好的稳定性，分子链基本没有具有良好的稳定性，分子链基本没有热降解。热降解。剪切稳定性剪切稳定性GT溶液溶液(2000mg/L)保留粘度保留粘度与与孔隙流速孔隙流速关关系系(50)实验条件和方法：模拟注水井炮眼地层的孔隙流速，测定不同孔隙流速条件下，用高速实验条件和方法：模拟注水井炮眼地层的孔隙流速，测定不同孔隙流速条件下，用高速泵将泵将GT溶液注入岩芯，测定流出的溶液注入岩芯，测定流出的GT溶液粘度（现场污水、溶液粘度（现场污水、50）。）。 由图可知，由图可知，GT溶液

16、经过剪切后，仍能保留较高的粘度，与溶液经过剪切后，仍能保留较高的粘度，与1#对比，剪切恢复性好。对比，剪切恢复性好。粘弹性粘弹性聚合物溶液在所有剪切频率下，均显示出以聚合物溶液在所有剪切频率下，均显示出以弹性为主的流变行为弹性为主的流变行为(G /G”1)由图可知，经过由图可知，经过1200m/d的岩心剪切后，仍显示出以弹性为主的流变行为，的岩心剪切后，仍显示出以弹性为主的流变行为，弹性为主的流变行为有利于驱油。弹性为主的流变行为有利于驱油。实验条件和方法：模拟注水井炮眼地层的孔隙流速，测定不同孔隙流速条件下，用高速实验条件和方法：模拟注水井炮眼地层的孔隙流速，测定不同孔隙流速条件下，用高速泵

17、将泵将GT溶液注入岩芯，测定流出的溶液注入岩芯，测定流出的GT溶液粘度（现场污水、溶液粘度（现场污水、50）。）。序号序号 气测渗透气测渗透率率含油含油饱和度饱和度/%水驱水驱采收率采收率/%聚驱聚驱采收率采收率%总采收率总采收率/%聚驱平均采收率聚驱平均采收率% %132065.1241.598.3249.91231167.1242.38.5250.827.89329572.0843.527.4550.97430573.4544.257.2551.5GTGT驱油性能评价驱油性能评价注入方式：注入方式：75下，水驱至下，水驱至98%，注入，注入0.57pv聚合物，再后续水驱至聚合物，再后续水驱至98%。普通聚丙烯酰胺驱油普通聚丙烯酰胺驱油序号序号 气测渗透率气测渗透率含油含油饱和度饱和度/%水驱水驱采收率采收率/%聚驱聚驱采收率采收率%总采收率总采收率/%聚驱平均采收率聚驱平均采收率% %132265.2240.4513.4253.87230966.0241.4214.5255.9413.69329771.0942.5813.5456.12431472.4543.4513.2856.73GT驱油驱油由表可以看出，与普通聚丙烯酰胺相比，由表可以看出，与普通聚丙烯酰胺相比，GT可以明显提高采收率，提高驱油效果。可以明显提高采收率，提高